[其他]序列脉冲激光瞬态全息摄影仪

说明书

本发明提出的是序列脉冲激光瞬态全息摄影仪，属于激光全息摄影仪的技术领域，其结构如附图２所示，它能在一个光学谐振腔内输出Ｎ路空间位置不同的、强度可控的激光束，这些激光束相互之间有良好的相干性；且其相邻两脉冲的最小时间间隔的极限为零；当Δｔ任意调整时，脉冲序列的相对强度始终保持稳定；工作时对激光电源要求低；分幅照相无须应用同步偏转技术。整个仪器具有技术指标高、性能稳定、体积小、重量轻、造价低的特点。

本发明提出的是序列脉冲激光瞬态全息摄影仪。属于激光全息摄影的技术领域。

现有技术的脉冲全息摄影仪中的激光器，其典型的结构由标准具、小孔光阑、泵浦源、红宝石棒、偏振器、电光Q开关、全反射膜所组成。其中的序列激光脉冲，系由电光Q开关的多次开门和关门所产生。为了利用序列激光脉冲来进行分幅照相还须在激光器的输出端加电光或声光同步偏转器。参见美国阿波罗激光公司1984年度制造的IMPARTI型脉冲全息摄影机上应用的双脉冲红宝石激光器。将这样的激光器用于序列脉冲全息摄影系统，存在下列技术问题：

1.现有技术很难进一步提高光脉冲的相干性，即使对红宝石棒均匀性和对标准具的平行度、平面度和恒温条件提出更高的要求，相干性的提高仍然是很有限的。

2.当光脉冲的分离时间任意调整时，现有技术很难使各光脉冲的能量始终保持近似相等。现有技术也不可能使双曝光全息图的时间鉴别率△t_min无限提高。上述的美国阿波罗激光公司1984年度制造的红宝石双脉冲全息摄影机，只允许△t在1-500μs的范围内调整。双曝光全息图时间鉴别率为1μs，这一技术指标给激光电源提出了很多的要求，致使其技术复杂、结构庞大、整机全重达1700磅，出口价格为每台十七万美元。

3.现有技术在进行分幅照相时，须在激光器的输出端加电光或声光同步偏转器。应用偏转技术使全息图在曝光制作的过程中，光束和全息底片产生相对移动，导致干涉条纹在曝光过程中的飘移，从而影响全息图的质量，降低了全息图的空间分辨率和衍射效率，使再现图象的象质变坏。

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提出一种序列脉冲激光瞬态全息摄影仪，它在一个激光谐振腔中，能输出任意路空间位置不同的、强度可控的激光束，这些激光束相互之间可以有良好的时空相干性，且其相邻两脉冲的最小时间间隔的极限为零，并使当△t任意调整时，脉冲序列的相对强度始终保持稳定，工作时对激光电源要求低，分幅照相无须应用同步偏转技术。

附图1是双脉冲红宝石激光器典型结构图。

附图2是本发明的结构图。

附图3是由四脉冲的红宝石激光器所组成的序列脉冲激光瞬态全息摄影仪的结构图。

附图1中的〔1〕是标准具，〔2〕是小孔光阑，〔3〕是泵浦源，〔4〕是红宝石棒，〔5〕是偏转器，〔6〕是电光Q开关，〔7〕是全反射膜。

附图2中的〔A〕是标准具，〔B₁〕……〔BN〕是N支氙灯，〔C₁〕……〔CN〕是N支固体。激光工作物质，〔D〕是N支固体激光工作物质所公用的染料Q开关，〔E〕是全反射膜片，〔F〕是泵浦器，〔G〕是记录系统。

附图3中的〔A〕是标准具，〔B₁〕……〔B₄〕是氙灯，〔C₁〕……〔C₄〕是四支红宝石，〔D〕是四支红宝石所公用的染料Q开关，〔E〕是全反射膜片，〔F〕是具有控制四路闪光灯的触发时机的泵浦控制器，〔G〕是记录系统。

下面结合附图2说明本发明的技术方案：

本发明的结构为附图2所示。即由标准具〔A〕、N支固体激光工作物质〔C₁〕……〔CN〕放置在一个光学谐振腔中以及与之对应的N支氙灯〔B₁〕……〔BN〕、N支固体激光工作物质所公用的染料Q开关〔D〕、全反射膜片〔E〕、用以控制N路闪光灯的触发时机的泵浦控制器〔F〕、记录系统〔G〕所组成的序列脉冲激光瞬态全息摄影仪。

下面给出本发明的实施例：结构如附图3所示，即由标准具〔A〕、四支红宝石〔C₁〕……〔C₄〕放置在一个光学谐振腔中及与之对应的四支氙灯〔B₁〕……〔B₄〕、四支红宝石公用的染料Q开关〔D〕、全反射膜片〔E〕、用以控制四路闪光灯的触发时机的泵浦控制器〔F〕、记录系统〔G〕所组成。其中，标准具〔A〕和染料Q开关〔D〕的平板玻璃，两端面均须严格平行，两者还须相互平行地放置在光路中，能在同一个光学谐振腔中的不同空间部位输出强度可控的四路光脉冲，且其相互之间具有良好的相干性。这样的染料盒既起到了Q开关的作用，也起到了标准具的作用。放置在一个光学谐振腔中的四支红宝石〔C₁〕……〔C₄〕，要求其晶轴方向要相互平行;几何轴线方向的光学长度要严格相等;外形尺寸也要彼此相等。虽然，这样的激光器它所发射的序列激光脉冲在分离时间△t任意调整时，光脉冲的能量分配可以始终保持稳定，并且并不要求氙灯的波形随△t的变化而变化，所以它对激光电源的要求低，整机全重达220磅。由于这种激光器各通道能量的贮存在空间上是分离的，故当△t变小时光泵的泵浦功率可以维持不变，从而使双曝光全息图的分辨率△t_min的理论值的极限为零，工程应用的极限等于光脉冲自身的宽度γ，它把双曝光全息图的时间鉴别率提高到极限高的程度，解决了序列激光脉冲的稳定性问题，实现了稳定的分幅照相。泵浦控制器〔F〕，实际上用以控制四路闪灯所触发时机的四通道的同步延时器。它的输入是一个电脉冲，输出有四路，每路的延迟时间都可以是不同的。设各路的延迟时间是△t_j（j＝1，2，3，4），则这个输出脉冲分别是各通道上的闪光灯的触发信号。这样，若每路的储能系统事先充好电，将四通道同步延时器的延迟时间调到预定的数值上，则只要将一个触发脉冲输入四通道同步延时器，便可输出一个激光脉冲序列。它们的时间间隔由△t_j之间的差值所决定。